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(2) In future presentations of the research findings, in addition to the course project website and public presentations, your real name and personal information will not appear in this research report. If you are interested in the research results, we can provide you with an executive summary after the study is completed.
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生物實驗

光合作用速率(限制因子)

操作光強度、CO₂ 濃度與溫度,量水蘊草的光合作用速率:依限制因子原理,速率由當下最缺乏的因子決定——低光時加 CO₂ 無效(光限制)、高光時加 CO₂ 才有效(CO₂ 限制);找出溫度最適點與光補償點(淨 O₂ = 0)。
t = 0.00 s

淨光合速率對光強度(限制因子曲線)

兩條曲線在低光時重疊(光是共同限制因子,加 CO₂ 無效);到高光才分開—— 高 CO₂ 的平原較高,代表此時換成 CO₂ 在限制。曲線與 y=0 的交點即光補償點

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後,按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

光強度 L
CO₂ 濃度 C
溫度 T

即時量測

總光合速率
相對
呼吸速率(固定)
相對
淨速率(總−呼吸)
相對
產氧速率
氣泡/分
限制因子
補償點

畫面符號圖例

  • 光補償點:淨 O₂≈0(光合=呼吸)
  • 光強度/CO₂/溫度為限制因子;淨釋放 O₂↑=光合大於呼吸

實驗任務

  1. 低光下加 CO₂ 無效(光為限制因子):把光強度調到很低(如 10 %), 再把 CO₂ 從低拉到高,觀察淨速率與氣泡數幾乎不變——因為此時「光」最不足,是限制因子。 接著把光調到 80 %再重複加 CO₂,這次速率明顯上升。為什麼同一個動作(加 CO₂)在兩種光照下效果不同?
  2. 找溫度最適點:把光與 CO₂ 都固定在中高值,慢慢掃描溫度。 找出淨速率最大的溫度(約 25 °C)。為什麼超過約 40 °C 後速率會急速下降,而不是繼續變快 (提示:光合作用靠酵素,高溫使酵素變性)?
  3. 找光補償點:固定 CO₂ 與溫度,從高光開始慢慢降低光強度。 找出淨 O₂ = 0(不再冒氣泡)的光強度,這就是補償點。 低於補償點時發生什麼(呼吸放出的 CO₂ 多於光合吸收,植物淨釋放 CO₂)?

模型與假設

限制因子(Blackman)模型:總光合速率=Vmax·min(f_光, f_CO₂, f_溫), 由當下數值「最小」的那個因子決定;只增加非限制因子不會提升速率。
f_光、f_CO₂:飽和曲線 x/(x+k),隨強度上升後趨於平原。
f_溫:以 25 °C 為最適的鐘形曲線,低溫時酵素活性低、高於約 40 °C 因變性而急降。
淨氣體交換:淨速率=總光合速率 − 固定呼吸速率。淨=0 時為光補償點; 淨為負代表光合不足以抵銷呼吸,植物淨釋放 CO₂、不冒 O₂ 氣泡。
說明:上述 f 函數為示意用的飽和/鐘形曲線,非特定物種實測數據,模型為教學簡化。